Enunciado

Empurrando ao longo de um piso com velocidade v 0 x , um bloco segue escorregando por uma distância d após a força de empurrão deixar de ser exercida.

  1. Se a massa do bloco fosse duplicada, e sua velocidade inicial permanecesse a mesma, que distância o bloco percorreria até parar?
  2. Se a velocidade inicial fosse duplicada para 2 v 0 x e a massa fosse mantida a mesma, que distância o bloco percorreria até parar?

Passo 1

Inicialmente, devemos perceber que o bloco para devido a força de atrito atuante.

Passo 2

A força de atrito, f , pode ser calculada por:

f = μ N

sendo N a força normal entre o bloco e a superfície. Para o caso esquematizado na figura, o corpo está em equilíbrio na vertical, de modo que (forças para cima = forças para baixo):

N = m g

Assim,

f = μ m g

Note que a força de atrito depende da massa do corpo. Assim, corpos de um mesmo material, porém com massas diferentes, experimentam forças de atritos diferentes.

Passo 3

Okay. Agora já montamos o diagrama de corpo, de modo que sabemos que atua uma única força no corpo na direção do movimento (eixo x). Tal força é constante, de modo que o movimento é uniformemente acelerado. O cálculo da aceleração pode ser feito utilizando a 2° Lei de Newton.

F r e s u l t a n t e = m a ⟹ μ m g = m a ∴ a = μ g

Passo 4

Podemos, portanto, aplicar a equação de Torricelli:

v 2 = v 0 2 + 2 a Δ s

A velocidade inicial é dada: v 0 = v 0 x ; a velocidade final é nula (pois o corpo para); a = - μ g (o sinal negativo ocorre, pois, a força está apontada para o sentido contrário da velocidade). Assim, temos que

0 = v 0 x 2 + 2 - μ g Δ s ⟹ d = v 0 x 2 2 μ g

Passo 5

  1. Note que a expressão para Δ s não depende da massa. Assim, não importa se a massa do bloco for duplicada, a distância irá continuar valendo d .
  2. Se a velocidade for mudada para 2 v 0 x , temos:

Δ s = 2 v 0 x 2 2 μ g = 4 v 0 x 2 2 μ g = 4 d ⟹ Δ s = 4 d

Portanto, a distância percorrida até o corpo parar será 4 vezes maior.

Observação: note que, embora a força de atrito dependa da massa do corpo, a aceleração não depende da massa. Isso acontece pois, quanto maior m maior será a força de atrito; em contrapartida, maior será a inércia do corpo, de modo que os efeitos se anulam.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

As quatro bolas da FIGURA Q6.11 foram arremessadas diretamente para cima. Elas são de mesmo tamanho, mas possuem massas diferentes. A resistência do ar é desprezível. Ordene em sequência, do maior par
Duas ligas de borracha puxam conjuntamente um objeto e o fazem acelerar a 1,2 m / s 2 .Qual será a aceleração do objeto se ele for puxado por quatro dessas ligas?Qual será a aceleração de dois desses
O período de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada do seu comprimento. Um pêndulo com 2 m de comprimento possui um período de 3 s . Qual é o período de um pêndulo com 3 m de comprimento?
Duas ligas de borracha idênticas fazem conjuntamente um objeto acelerar com aceleração a . Quantas ligas de borracha dessas são necessárias para fazer um objeto com a metade da massa acelerar três vez
Para um objeto que parte do repouso e acelera uniformemente, a distância percorrida é proporcional ao quadrado do tempo transcorrido. Se um objeto percorre 400 m nos primeiros 2 s , que distância ele